电器测试与故障诊断技术第10章课件

1、10.1 低压电气接触检测技术低压电器触点的接触电阻直接影响触点的电寿命，可作为电器的筛选指标之一。因此，有关接触电阻的检测方法与检测设备的研究，一直是电器学术界关注的热门课题。接触电阻包括收缩电阻和薄膜电阻两部份，前者是由于动、静触头表面的微观不平度，造成电器触头闭合时的不完整接触，形成电流线的收缩现象而产生的电阻；后者是由于电器触头表面的灰尘和氧化膜等因素而形成的电阻。传统的检测方法是让触头接通一个较大的电流，以消除薄膜电阻，此时触头的接触电阻即认为是收缩电阻。然而电流的选择存在一定的难度，电流选择过小，不足以消除薄膜电阻，选得过大会损伤电器的触头。因此，收缩电阻的检测一直是电器检测的难点

2、之一。10.1.1 触头间电压降的特点电器触头闭合时，其动、静触头之间的接触电阻为 (10-1)式中 R j 接触电阻，单位为； R s 收缩电阻，单位为； R b 薄膜电阻，单位为。设在常温下收缩电阻为R s0，流过收缩电阻的电流为 Is ,由此引起的温升Q可根据焦耳定律表示为 (10-2)式中 接触材料电阻率，单位为m； 接触材料导热率，单位为W/(mK)。(10-4)(10-5)(10-3)若触头上流过的电流Is为恒定电流，则在收缩电阻上产生的压降Us为令k =(12)，对于不同材料可得出不同的 k 值，则设为电阻温度系数，则当温度增加时，触头的收缩电阻将增大为若选择恒定电流 ，则触头间

3、电压降为则 ： 由式(10-7)可见，当对正弦波电流通过接触元件时，在接触处产生的接触电压降包括该正弦基波的三次谐波成分，它只与收缩电阻有关。因此，若能检测出接触电压降的三次谐波成分，就能计算出触头在常温下的收缩电阻R。(10-7)令：(10-6) 10.1.2 触头间电压采集与处理 1.触头间电压采集 电压采集的原理见图10-1，电器触头两端接到频率为50Hz 交流恒流电源，电流可以选择在电器的额定电流IN 以下(0.25IN IN )。电器触头闭合一定时间后，计算机以1 kHz的采集频率采集触点间的电压信号，并保存这些数据，以便处理后计算收缩电阻。图101 电压采集原理图2. 数据处理 傅

4、里叶变换给出了信号时域或频域的相互转换的方法。这种方法可以分析时域信号的频谱，同样根据信号的频谱来再现时域信号： (10-8)(10-9)式中 h(t) 时域信号； H(f) 对应的频域信号。 H(f)通常是一个复函数，它包含实部和虚部(10-10)也可以采用幅度和相位表示为(10-11) 对信号的采样总是在有限的时间里进行，这个时间区间被称为时间窗。图10-2所示为在时间窗里的采样数据和它们对应的谱。其中定义几个特征的时间间隔：1f0为谱的给定的分量周期；1f w为时间窗口周期；1f s为采样周期。它们的频域、时域特征值有：谱峰频率 f0；谱峰宽度 f w；谱的周期重复的间隔 f s。 图1

5、0-2 采样的数据和谱的特征量3. 收缩电阻的计算 计算过程如下图10-4 Uj 信号频谱图1) 以一定频率对触头两端电压信号进行采样，得到两个数据。2) 对采样数据进行快速傅里叶变换，求出频域信号，它在电流基波频率与三倍频率处出现峰值（见图10-4）。3) 选择适当的窗函数对频域信号进行处理，只保留三次谐波处的峰值。4) 对经过处理的频域信号进行快速傅里叶反变换，转换为时域信号，此时时域信号已去掉了基波频率信号Uf，而只剩触头间电压信号U 3f。5)计算三次谐波信号U3f 的幅值A，然后由 可得： (10-12)对于一定的触头材料，k为已知值，故常温下的收缩电阻RS0 即可确定图10-4 U

6、j 信号频谱图4.检测结果对比表101给出三个试品的试验对比数据。由此可知，电阻R2和R3基本一致，说明收缩电阻检测方法的有效性。试品编号R1/m R2/m R3/m 123.411.712.6234.28.29.7319.110.610.9表101检测数据对比 利用计算机的数据处理技术，可以实现电器触头收缩电阻的无伤害在线检测，避免了传统检测方法对触头的影响，使电器电寿命的下降。采用计算机虚拟仪器技术来计算电器试验、检测中的电参数，丰富了计算机控制试验与检测装置的功能，使其成为一种集控制、检测、测量为一体的高性能试验与检测设备。10.2 电磁系统的故障检修10.2.1 励磁线圈断线 励磁线圈

7、断线的原因：(1) 线圈工作电压过高 当电网负荷减轻时，电网电压的上升幅度较大，导致线圈过热而引起绝缘的热击穿，从而使线圈短路而烧毁。(2) 线圈工作电压过低 交流接触器当线圈工作电压过低时不能吸合，导致线圈电流过大而烧毁。(3) 操作频率过高(4) 撞击与振动 接触器吸合时的衔铁与铁心的撞击以及外界的冲击振动会造成线圈内部断线或短路而将线圈烧毁。(5) 线圈电流过大 交流接触器铁心中柱气隙过大或极面间有异物时，会导致线圈电流过大而将线圈烧断。此外，运动部分卡住而不能吸合时，也会使交流接触器的线圈电流过大而将线圈烧断。(6) 线圈绝缘不良 或腐蚀性气体、水分侵入线圈内部，使线圈绝缘损坏而导致短

8、路，从而使线圈烧断。 10.2.2 吸合电压过高 控制电路中线路电阻及控制触点接触电阻的总和随控制系统的大型化、复杂化而有所增大，以及电网电压的波动等因素，都会导致控制电路中接触器线圈工作电压的降低。为保证接触器工作可靠，要求接触器具有较低的吸合电压值。 导致吸合电压值过高的原因主要有：反力弹簧的反力太大，触头超程及触头压力过大，衔铁位于打开位置时衔铁与铁心间的间隙过大，接触器安装位置不当，运动部分卡住，环境温度过高等。国 别 标 准 名 称吸合电压上限值中 国国际标准 德国 德国 德国 JB2455-85 IEC-158-1 VDE0660 西门子公司3TB系列接触器产品标准 K-M公司DI

9、L系列接触器产品标准85%Us85%Us85%Us80%Us75%Us表 10-2 国内外接触器吸合电压值10.2.3 释放电压过低或线圈断电后不能释放导致接触器释放电压太低，甚至线圈断电后接触器不能释放的原因如下1. 剩磁吸力过大2磁极极面间的粘附力过大3. 其他（1）机械卡住 导轨和支架间的配合间隙过大、外界异物(如小螺订等)落入接触器内、接触器基座及触头支架等塑料件的后收缩(出模以后的尺寸变化)以及在使用中因受潮或在电弧作用下发生变形而使滑动间隙消失，均可使运动部分发生卡住现象，从而导致接触器的释放电压降低，甚至不能释放。（2）触头发生熔焊 触头熔焊是指两电极接触区域金属熔化而结合在一起

10、的现象。其原因：由于接触电阻存在，电流过大时导致接触区域更多的电能转换为热能，使触头材料强烈发热熔化后发生的熔焊；电器在接通或分断电路时，电弧对触头材料烧蚀，导致触头弧根区域发生熔焊。（3）衔铁闭合位置的反力过小 反力弹簧及触头弹簧刚度偏小以及触头超行程偏小都会使衔铁闭合位置的反力过小，从而导致接触器的释放电压降低。10.2.4 铁心延缓释放 在铁心的两磁极极面间有油时，动、静铁心分开过程中油会流向极面中间，使磁极间产生动态粘附力。而这种粘性流动又需要时间，使两铁心不会立刻分开，导致铁心延缓释放。对于粘度约的低粘度油，延缓时间约等于数毫秒至数十毫秒，影响不大。但当采用溶剂稀释型防锈油时，溶剂挥

11、发后在极面间形成的胶质膜，其粘度达，延缓时间可达数十秒，破坏了接触器的正常工作。10.2.5 电磁铁噪声严重 由于动、静铁心的端面接触不良或动铁心歪斜、短路环损坏、电压太低等，都会使衔铁噪声增大，甚至造成线圈过热或烧毁。交流电磁铁产生噪声的原因有两个：一是硅钢片铁磁材料在交变磁场作用下，产生磁致伸缩引起的振动；二是当衔铁所受最小电磁吸力小于闭合位置反力时，引起衔铁的周期性振动。前者所产生的噪声很难消除，但这种噪声小，影响不大；后者所产生的噪声较大，对周围可造成很大的影响，但是这种噪声是可以通过合理的设计及良好的工艺加以消除。 10.2.6 交流接触器常见故障及其分析与处理10.3 自动断路器的

12、检测与故障分析、处理10.3.1 作用与分类 自动断路器时一种既有开关作用又能进行自动保护的电器。配电用自动开关，安保护性能分，有非选择型和选择型两类。图103表示自动断路器的三种保护持续性曲线。图10-3 自动断路器的保护特性曲线a)瞬时动作式 b)两段保护式 c)三段保护式10.3.2 检测内容自动断路器在运行中除应定期进行耐压试验外，还应检查如下内容。DZ型检查符合电流是否符合额定值范围。自动断路器的信号指示与电路分合状态是否相符。自动断路器的过载元件容量是否与过负荷的规定值相符。自动断路器与母线或出线的连接点有无过热现象。自动断路器本题内有无放电声音。自动断路器的绝缘外壳有无裂损现象。

13、自动断路器的电动合闸机构润滑是否良好，机件有无裂损状况。 额定电压UN/V试验电压/VUN 60100060 UN 3002000300 UN 6602500660 UN 8003000800 UN 10003500 表10-5 交流耐压试验的试验电压值2. DW 型1) 检查所带负荷是否超过自动断路器的额定值。2) 检查自动断路器的过载脱扣的整定值与所带负荷是否配合。3) 检查信号指示与电路分、合状态是否相符。4) 自动断路器与母线和出线的连接点是否有过热现象。5) 自动断路器的辅助触点是否有烧损和腐蚀现象。6) 自动断路器灭弧栅内，是否有因触头接触不良而发出的放电声响。7) 灭弧栅有无破裂

14、现象和松动现象。8) 自动断路器失压脱扣线圈有无异常声音和过热现象，短路环有无损伤。9) 自动断路器的绝缘连杆是否有损伤现象。10) 自动断路器操动机构中的连接部位开口销以及弹簧等是否完好。11) 自动断路器的合闸电磁铁机构及电动合闸机构是否在正常状态。10.3.3 常见故障及其分析与处理自动断路器常见故障及其分析与处理方法见表10-2。 故障现象故障原因处理方法触头过热1.触头压力不足，接触电阻增大2.触头表面氧化或积油垢3.触头容量不够或有短路电流流过触头4.动触头插入静触头的深度不够1.调整弹簧的压力或更换触头2.用细锉打光，清扫或更换3.更换更大容量的触头4.调整操作机构杠杆，达到深度

15、要求触头烧毛1.灭弧时间过长2.触头跳动1.检查灭弧装置，发现问题及时解决2.调整弹簧压力，将烧毛处锉平整触头磨损1.使用时间过长2.设备容量太小或频繁起动1.更换新触头2.更换较大容量的开关触头熔焊1. 触头弹簧压力不够2.触头通过电流过大1.调整弹簧压力，使其接触良好2.更换容量大的自动断路器触头不能闭合1.失压脱扣器线圈供电线路断线2.线圈开路或短路3.开关的储能弹簧变形或失去弹性4.开关断开后机构不能复位再扣1.保证线圈供电线路完好2.线圈重绕或更换3.及时更换4.调整再扣装置使其接触至规定值灭弧罩故障1.环境潮湿使其受潮2.石棉表面被电弧烧焦而炭化3.因搬运、拆装或使用不当而损坏1.

16、进行烘干处理2.用锉刀将烧焦处除去或更换3.用环氧树脂粘接或更换弧角或灭弧栅片脱落撞击、烧坏或拆装时遗失更换新的弧 角或灭弧栅片磁吹线圈匝间短路线圈受冲击或碰撞用刀拨开并调整匝间空气间隙线圈烧坏1.合闸后辅助触点未能及时将合闸线圈的电源切断2.机械机构失灵1. 检查辅助开关的触点是否完好，有无烧结粘连现象，及时处理2.使主、辅开关的联动机构恢复正常故障现象故障原因处理方法线圈烧坏3.接线有误,使线圈不能断电4.线圈回路中有接地现象3.检查控制电路接线并予以改正4.检查线路绝缘，排除接线搭地误分断开关在运行中受到振动消除产生振动的因素，重新调整过电流脱扣器的整定值电动分闸后不能重新电动合闸传动拐臂的调节滑块位置改变，使机构行程不到位调整机构行程，使齿形钩与掣子能相扣并有1.52 mm